1 安徽理工大学 土木建筑学院，淮南 232001
2 淮南矿业(集团)有限责任公司 顾北煤矿，淮南 232001
为了研究炮孔不同耦合系数时的爆破效果，以满足现有煤矿岩巷掘进高效破岩的需要。通过对岩石的爆炸粉碎区和裂隙区范围进行探究，并且利用非线性动力模拟软件，模拟了在孔径32 mm、35 mm、42 mm情况下分别装入可装入的直径27 mm、29 mm、35 mm、42 mm药卷工况时的爆破效果，得到不同耦合系数装药的爆破过程和距炮孔中心不同位置的有效应力峰值; 对不同时点岩石各个位置受到的有效应力峰值以及之后应力变化进行可视化表达; 以及将各种情况下同一点所受到的峰值应力进行比对。结果表明：随着至炮孔中心距离的增大，应力峰值迅速衰减，且耦合装药无论在近处还是远处，其有效应力峰值的衰减程度均小于不耦合装药; 耦合装药周边岩体受到的有效应力远远大于不耦合装药，且炮孔直径越大，有效应力峰值越大; 耦合装药较之不耦合装药，有效应力峰值衰减相对较慢; 不耦合系数相比较于炸药直径对有效应力峰值影响更大。且通过得到的裂隙圈半径，对单位炸药威力进行量化计算比对，得到采用42 mm炮孔耦合装药时，模拟单位炸药威力为447.02 mm2，更加适合施工现场采用。
硬岩巷道 耦合装药 数值模拟 应力峰值 hard rock roadway coupling charge numerical simulation peak stress
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
波导间缝隙的互耦会严重降低高功率微波宽边纵缝波导缝隙阵的宽角扫描能力。设计了一L波段高功率宽边纵缝波导缝隙阵，在阵列波导间设计扼流槽结构抑制缝隙互耦。数值模拟结果表明，没有扼流槽结构的阵列波束扫描增益下降3 dB的角度为24.7°，具有扼流结构的阵列扫描增益下降3 dB的角度为33°。同时扼流结构还可以明显改善阵列的有源反射系数，有扼流结构的阵列有源VSWR≤3的带宽为6.6%，而没有扼流结构的阵列有源VSWR≤3的带宽为5.0%。数值模拟结果还表明，波束扫描时(扫描角35°)，阵列功率容量可达到957 MW,比阵列无波束扫描时(1.008 GW)稍低一点。
高功率微波 波导缝隙阵 宽角扫描 扼流槽 介质窗 high power microwave waveguide slot array wide angle scanning choke groove dielectric window 强激光与粒子束
2018, 30(3): 033002
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 复杂电磁环境重点实验室, 四川 绵阳 621900
利用机械调节波导宽边尺寸可变化波导波长，从而实现变频波束扫描相同的效果，针对窄边辐射波导行波阵的波束扫描特性进行了分析，以实现宽角波束扫描为目标，着重分析了不同辐射缝隙间距下变化宽边所能得到的最大波束扫描范围。设计了通过变化宽边尺寸实现宽角扫描的X波段窄边辐射波导缝隙阵，设计波束扫描范围指向波导馈入端，避开阵列法向辐射(此方向辐射效率较低)，实现了29°的连续波束扫描范围，在波束扫描范畴内增益下降小于3 dB，辐射效率大于62%；设计缝隙宽度3 mm,波导长度约1 m(缝隙数40)，单根波导缝隙天线可实现高功率微波功率容量70 MW。
高功率微波 行波阵 宽角扫描 功率容量 high power microwave traveling wave array antenna wide angle scanning capacity of high power microwave 强激光与粒子束
2018, 30(5): 053002
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了一种基于宽边纵缝驻波阵的高功率射频微波辐射系统, 系统由四路矩形波导以及聚四氟乙烯天线窗组成。天线内采用真空绝缘实现天线高功率容量, 天线窗真空侧采用周期刻三角槽技术抑制高功率微波介质表面击穿。在波导缝隙阵与天线窗之间设计支撑板, 除支撑天线窗外还可抑制表面波电流。采用HFSS数值模拟软件对辐射系统进行了优化设计。数值模拟结果表明, 设计的辐射系统在频率为1.575 GHz时, 增益为22.7 dBi, 天线口径效率为98.3%, 反射系数为-25 dB, 带宽达到5%, 带宽内天线增益波动小于等于0.4 dB、天线口径效率大于等于98%、主瓣指向偏差小于等于1.2°。系统功率容量达到1.92 GW。
高功率微波 波导缝隙阵 口径效率 功率容量 high power microwave slotted waveguide array aperture efficiency power capacity 强激光与粒子束
2016, 28(11): 113003
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
扇形波导可作为高功率微波圆柱共形波导缝隙阵天线的基本单元。分析了扇形波导中主模场分量，根据实际情况对主模场进行了合理近似。采用互易定理推导由波导主模横向场分量和缝隙场分量表示的波导场分量的前向或后向散射系数。根据波导传输线理论，将波导宽边纵缝等效为并联导纳，再根据波导边界条件得到扇形波导宽边谐振纵缝的归一化电导与波导散射系数之间的关系式。根据缝隙天线与振子天线的互补关系得到扇形波导谐振缝隙的辐射阻抗，结合波导功率平衡关系得到由波导横向场散射系数表示的缝隙辐射功率表达式，得到归一化电导的与谐振宽边纵缝的偏移位置、缝隙宽度、波导波长以及扇形波导尺寸参数之间的解析表达式。给出了算例，在波导中间区域，通过商用软件计算得到的电导与理论公式结果基本吻合。
高功率微波 共形天线 扇面波导 纵向缝隙 谐振电导 high power microwave conformal antenna sectorial waveguide longitudinal shunt slot resonant conductance 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28083007
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了基于交叉耦合铁氧体非线性传输线高功率射频微波产生系统，系统由脉冲形成线、非线性传输线以及高功率匹配负载(或组合振子辐射天线)组成。由100 kV高压电源和高压微波电缆构成单传输线高功率脉冲形成线，形成线输出脉冲幅度35 kV，脉冲半宽60 ns。高压脉冲经过非线性传输线的脉冲压缩和调制，与高功率匹配负载相连时，实验得到了峰峰值31 kV、中心频率308 MHz、3 dB带宽为13%的射频振荡脉冲; 与组合振子天线相连时，实验得到了中心频率380 MHz、3 dB带宽为12%的宽谱辐射。实验结果与数值模拟基本吻合。
非线性传输线 高电压脉冲形成 匹配负载 组合振子天线 nonlinear transmission lines pulse forming line matched load combined dipole antenna 强激光与粒子束
2016, 28(5): 053007
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
基于负介电常数和负磁导率产生原理，采用金属细线和裂环谐振器结构，针对12.5 GHz频率开展双负媒质结构设计。通过特殊边界条件下S参数计算以及Nicolson-Ross-Weir方法，完成等效参数的提取，获得介电常数、磁导率、折射率实部均为负值，且折射率接近于0的左手材料特性。将双负媒质结构加载于Ku波段圆锥喇叭口面进行仿真优化，提高天线增益2.17 dB，在11~13 GHz频带范围内，加载天线的增益均有所改善。实验结果表明，口面加载双负媒质结构后，天线增益提高1.51 dB，后向辐射减小5.7 dB，辐射特性获得了明显改善。
双负媒质 左手材料 喇叭天线 辐射特性 折射率 double negative medium left-handed medium horn antenna radiation characteristic refracting index 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033010
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境实验室
2 应用电子学研究所 高功率微波技术重点实验室，四川 绵阳 621999
设计了一种带有机玻璃天线罩的地平板结构横电磁波(TEM)喇叭接收天线，通过对馈入结构和辐射特性的理论分析初步确定关键结构尺寸，然后利用CST 建立天线真实模型，完成相关结构参数的仿真优化，实现了快脉冲的较小馈入反射，时频特性良好。最后的天线测试结果表明，该TEM 喇叭天线输入阻抗56 Ω，有效高度0.024 m，传递函数在3 GHz 以内保持稳定，具备较好的时域保真度和馈入反射特性，适于作为超宽带接收天线。
横电磁波(TEM)喇叭 超宽带天线 优化设计 馈入反射 TEM horn ultra-wideband antenna optimized design feed-in reflection 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(1): 68
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
2 School of Physical Science and Technology, Shanghai Tech University, Shanghai 200031, China
In our investigation, lead germanium telluride, which is a pseudo-binary alloy of IV-VI narrow-gap semiconductor compounds of PbTe and GeTe, can be used in the fabrication of mid-wavelength infrared narrow bandpass filters as a high-index coating material, due to its high refractive index, lower absorption, and tunability of fundamental absorption edges. It is demonstrated that a half-width of 160 nm and a better rejection ratio can be obtained for a simple 8-layer double cavity filter with a central wavelength at 4 μm, compared with a half-width of 390 nm for those conveniently fabricated using Ge as high-index material.
310.1620 Interference coatings 310.3840 Materials and process characterization 310.6188 Spectral properties 310.4165 Multilayer design Chinese Optics Letters
2015, 13(12): 123101
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
基于功率容量和口径匹配的考虑,设计了一种超宽带折线型TEM喇叭天线。相比传统恒阻抗TEM喇叭,主要改进在于采用了同轴到平板过渡的馈入结构,辐射极板改为两段折线形式。通过理论模拟和实验研究对两种天线的输入、辐射特性进行了比较和分析。结果表明：采用960 ps宽度的高斯脉冲激励,同轴平板过渡峰值功率传输效率达到85%；相比于恒阻抗喇叭,折线TEM喇叭辐射峰值电场提高30%,H面方向图主瓣宽度由80°压缩至60°,同时改善了700 MHz频带内的传输辐射特性,瞬态脉冲峰值功率容量达到15 GW。
超宽带天线 TEM喇叭 功率容量 电压驻波比 特性阻抗 ultra-wideband antenna TEM horn power capacity voltage standing wave ratio characteristic impedance 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103229
